Trójpolarne, jedno-tranzystorowe wzmacniacze bazujące na grafenie (warstwa węgla o grubości jednego atomu, za odkrycie której przyznano nagrodę Nobla) mogą zostać kluczowym komponentem przyszłych obwodów elektronicznych.
Grafen jest materiałem bardzo wytrzymałym, prawie przezroczystym, a także wykazuje bardzo dobre właściwości przewodzące. Kolejną kluczową właściwością grafenu jest ambipolarność – zdolność do przełączania używając dodatnich i ujemnych nośników w locie, w zależności od sygnału na wejściu. Tradycyjne krzemowe tranzystory, używały jednego typu nośnika, którego rodzaj był określany na etapie procesu produkcji.
– Trójpolarny jednoatomowy wzmacniacz zbudowany z grafenu może być modyfikowany w trybie operacyjnym do pracy w jednym z trzech trybów wykorzystując do tego nośniki dodatnie, ujemne lub oba jednocześnie zapewniając możliwości nieosiągalne w przypadku tradycyjnych jedno-tranzystorowych układów – mówi Kartik Mahanram, asystent profesora inżynierii elektrycznej z Rice. Współpracował on z Alexandrem Balandinem, profesorem inżynierii elektrycznej z Uniwersytetu Kalifornijskiego i jego studentami: Xuebei Yang oraz Guanxiong Liu.
Mohanram porównuje tranzystory do kranu z wodą: „Jeśli odkręcasz kran to woda płynie, zakręcasz – przestaje płynąć”. To właśnie są w stanie wykonywać tradycyjne tranzystory. Są to tak zwane struktury unipolarne otwierają się i zamykają w jednym kierunku.
– Jeśli jednak zamkniesz przepływ wody zbyt mocno – otworzy się znowu droga przepływu wody -kontynuuje Mohanram i tym odniesieniem przedstawia wizję ambipolarności – prąd może przepływać kiedy „otworzysz” tranzystor w każdym kierunku.
Oznacza to że grafen może być typu n (typ negatywny) lub p (typ pozytywny) w zależności czy nośnik pochodzi ze źródła (S) czy drenu (D), wykazujących w przypadku grafenu właściwości wymienne. Trzecia funkcja ujawnia się w momencie, gdy do źródła i drenu dopływają identyczne sygnały, wtedy tranzystor staje się mnożnikiem częstotliwości. Dzięki trójfunkcyjności tranzystora z grafenu zespół naukowców z Uniwersytetu Rice zaprezentował schematy kluczowania częstotliwości i fazy.
Ciągle prowadzone są badania mające na celu uszczegóławianie wiedzy na temat niezwykłego materiału jakim jest grafen. Technologia „dojrzewa” bardzo szybko, ponieważ wiele grup badawczych jednocześnie pracuje nad jednym zagadnieniem.
physorg.com
